DE60131897T2

DE60131897T2 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von tröpfchen

Info

Publication number: DE60131897T2
Application number: DE60131897T
Authority: DE
Inventors: Akper Sadykhov
Original assignee: Ultrasonic Dryer Ltd
Current assignee: Ultrasonic Dryer Ltd
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-12-31
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2022-01-01
Also published as: US20040113292A1; DE60131897D1; CN1500002A; WO2002056988A3; AU2002217410B2; CN1500002B; ES2298193T3; WO2002056988A2; EP1358004B1; EP1358004A2; ATE380578T1; WO2002056988B1; CA2435156C; US6899322B2; CA2435156A1; EP1358004A4

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Flüssigkeitszerstäubung und genauer die Erzeugung von ultrafeinen, homogenen Flüssigkeitströpfchen oder Aerosolen im großen Maßstab, die sich mit einer niedrigen Geschwindigkeit bilden.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Nebels, der aus ultrafeinen homogenen Flüssigkeitströpfchen oder Aerosolen besteht, in großem Maßstab, wofür das genannte Verfahren der Flüssigkeitszerstäubung angewendet wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In der weiteren Beschreibung bezeichnen die Begriffe Zerstäubun und Zerstäuber ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit denen eine vollständige Zerlegung eines Strahls aus einer nicht komprimierbaren Flüssigkeit erreicht wird und ein Nebel, der aus polydispersen Tropfen besteht, erzeugt wird. Die Vorrichtungen, mit denen eine Zerstäubung vorgenommen wird, um ultrafeine Tröpfchen zu erzeugen, sind in der Technik als Vernebler bzw. Nebulisatoren bekannt.
Es gibt verschiedene bekannte Verfahren und Vorrichtungen für die Flüssigkeitszerstäubung, und nachstehend sind diejenigen aufgeführt, die als Basis für die Entwicklung einer großen Vielfalt an Zerstäubern, die in der Industrie verwendet werden und die in vielen Literaturstellen beschrieben werden, verwendet wurden. Die in der Technik bekannten Zerstäubungsvorrichtungen schließen ein:

1. Zentrifugale mechanische Düsen;
2. pneumatische Düsen;
3. zentrifugale Sprühteller;
4. Ultraschallzerstäuber.

Die Tropfen, die von in der Technik bekannten Zerstäubungsvorrichtungen erzeugt werden, zeigen üblicherweise eine breite Größenverteilung (polydisperse Tröpfchen), was deren Verwendung in Verneblern, bei denen es sich um spezialisierte Vorrichtungen zur Erzeugung ultrafeiner und monodisperser Tröpfchen mit einer engen Größenverteilung handelt, praktisch ausschließt.
Obwohl einige Versuche, diesen Hauptnachteil zu überwinden, bekannt sind, eliminieren diese Versuche dennoch nicht einige andere Nachteile, die den oben genannten Zerstäubervorrichtungen innewohnen. Diese Nachteile sind nachstehend aufgelistet.

1. Im Falle von mechanischen Düsen: – die Notwendigkeit, der Zuführung von unter hohem Druck (50 bis 200 atm) stehender Flüssigkeit zur Düse; – die Unmöglichkeit, während des Sprühens die Düsenkapazität einzustellen und die Qualität der Dispersion sicherzustellen; – eine geringe Auslassgröße (etwa 0,5 mm), die sie anfällig machen für eine Kontamination durch Flüssigkeitszusätze und die bewirkt, dass sie schnell verstopfen; – eine Abnutzung des Düsenauslasses aufgrund von Korrosion, wodurch die Kapazität und die Dispersität des Sprühnebels verändert werden.
2. Im Falle von pneumatischen Düsen: – Die Notwendigkeit eines hohen Gasdrucks (4–7 Atmosphären), wodurch die sich bildenden Tröpfchen stärker beschleunigt werden; – die Gefahr einer Kontamination wegen des geringen Auslassdurchmessers (0,2–0,4 mm) oder aufgrund einer geringen Abmessungstoleranz des Auslassschlitzes für verdichtetes Gas; – ein hoher Verbrauch des verdichteten Gases pro Masseneinheit versprühter Flüssigkeit; – die Unmöglichkeit, die Tröpfchengröße und die Tröpfchenmenge für ein bestimmtes Düsendesign zu steuern.
3. Im Falle von Sprühtellern: – hohe Kosten für die Sprühvorrichtung; – die Notwendigkeit einer sorgfältigen Wartung, einschließlich von Schmierung und Überwachung des Tellerzustands; – die Gefahr einer Unwucht aufgrund der hohen Drehgeschwindigkeit des Tellers (20.000 U/min und mehr), die zu einer Wärmeausdehnung des Tellermaterials und infolgedessen zu größeren Auslassabmessungen führt; – eine hohe Tröpfchenaustrittsgeschwindigkeit (140 m/s und mehr), was zu einer größeren Flugstrecke und somit zu einem größeren Durchmesser des Sprühnebels führt; – ein Ventilationseffekt aufgrund einer hohen Drehgeschwindigkeit des Tellers, was einen niedrigen Druck oberhalb des Tellers erzeugt und die Gestalt des Sprühnebels und die Flugstrecke der Tröpfchen beeinflusst; – die Unmöglichkeit, die Größe der Tröpfchen und ihre Menge bei einem bestimmten Tellerdurchmesser und einer bestimmten Drehgeschwindigkeit zu steuern.
4. Im Falle von Ultraschall-Sprühvorrichtungen: – hohe Kosten für die Vorrichtung; – geringe Zuverlässigkeit; – starke Abhängigkeit von der Viskosität und der Oberflächenspannung der versprühten Flüssigkeit; – eine Erwärmung der Flüssigkeit, wodurch deren Eigenschaften beeinflusst werden und die daher nicht immer zulässig ist; – begrenzte Kapazität.

Es wurden einige weitere Lösungen entwickelt, um die Monodispersität der Zerstäubung, die in pneumatischen Sprühvorrichtungen erreicht werden kann, zu verbessern, beispielsweise anhand einer Anordnung eines Filterelements im Weg eines unter hohem Druck stehenden Gas-/Flüssigkeitsstroms. Dieses Filterelement umfasst entweder einen Satz Netze ( US 4941681 , US 5431345 ) oder ein dickes Glasfilter ( US 5858313 ) oder winzige Kugeln, die in einem bestimmten Muster angeordnet sind ( EP 135390 ).
Trotzdem konnte keine dieser Lösungen solche Nachteile wie Kontamination, herabgesetzte Leistung, anschließendes Verstopfen der Auslässe und eine unerwünscht hohe Geschwindigkeit der Tröpfchen überwinden.
In US 4757812 wurde die Rolle eines rotierenden Sprühtellers durch Ausschließen der Tellerdrehung erheblich aufgewertet. Gleichzeitig bleibt das Sprühnebel-Bildungsverfahren dem von rotierenden Sprühtellern ähnlich. Aufgrund der Verwendung von unter Druck stehender Luft ist diese Erfindung den pneumatischen Sprühvorrichtungen näher. Die Tröpfchengröße, die in der Vorrichtung erreicht wird, die im oben genannten Patent offenbart wird, erreicht üblicherweise 2–6 μm und mehr.
Gemäß einer Schrift „The fundamentals of the ultrasonic atomization of medicated solutions", R. M. G., Annals of allergy, 1968, 591–600, wurde ein Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit in das Gefäß eingeführt, um große Tropfen zu verhindern, der eine Folge der Betätigung einer Hochfrequenz-Ultraschallsprühvorrichtung war. Dieser Luftstrom treibt die großen Tropfen zurück in das Bad und lässt nur die feinen Tropfen (1,5–3 μm) in die Auslassdüse. Jedoch ist die Menge an feinen Tropfen im Vergleich zu deren Menge im Sprühnebel einer Hochfrequenz-Ultraschallsprühvorrichtung, die ohne einen Hochgeschwindigkeits-Luftstrom arbeitet, niedriger.
Ein weiteres Beispiel für ein Sprühsystem ist in US 3583635 beschrieben. Hier werden Sprühvorrichtungen zum Versprühen und Zerstäuben von Flüssigkeiten über einen großen Bereich beschrieben.
Trotz der Existenz zahlreicher Zerstäubungsvorrichtungen besteht also nach wie vor noch ein Bedarf an einem neuen Verfahren und einer neuen Vorrichtung zur Erzeugung von kleinen Tröpfchen, in denen die Nachteile der Zerstäuber des Standes der Technik ausreichend verringert oder überwunden sind.
3. Aufgabe der Erfindung
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer neuen und verbesserten Vorrichtung zur Zerstäubung von Flüssigkeiten, um einen Massennebel zu erzeugen, der aus einer Vielzahl von ultrafeinen monodispersen, langsamen Flüssigkeitströpfchen im Submikrometerbereich besteht.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines neuen und verbesserten Verfahrens und einer ebensolchen Vorrichtung für die Zerstäubung von Flüssigkeiten, mit denen es möglich ist, eine große Menge an ultrafeinen Tröpfchen zu erzeugen, die sich mit geringer Geschwindigkeit bilden, und mit denen es möglich ist, die Zerstäubungsleistung zu steuern, ohne die Tröpfchengrößenverteilung zu verschlechtern.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer neuen und verbesserten Vorrichtung für die Zerstäubung von Flüssigkeiten, die sich zur Verwendung als Vernebler eignet und die einfach zu betätigen ist, kostengünstig ist und zuverlässig arbeitet, ohne zu verstopfen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Zerstäubungsvorrichtung der Erfindung kann als pneumatische Sprühvorrichtung bezeichnet werden. Aufgrund der geringen Fortbewegungsgeschwindigkeit der Tröpfchen, die aus der Vorrichtung treten, hat sie ebenso die Vorteile von Ultraschall-Sprühvorrichtungen, aber im Gegensatz zu diesen erwärmt sie die Zerstäubungsflüssigkeit nicht, sondern kühlt diese ab. Dieses Merkmal macht die vorliegende Erfindung äußerst gut geeignet für medizinische Anwendungen und in pneumatischen Sprühvorrichtungen, da sie einfach ist und kostengünstig hergestellt werden kann.
Die genannten und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung können gemäß der folgenden Kombination ihrer wesentlichen Merkmale, die auf unterschiedliche Ausführungsformen davon Bezug nimmt, erreicht werden.
Die Erfindung schafft daher ein Verfahren für die Bildung eines Nebels nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9 wird ebenfalls geschaffen.
Die Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zur Herstellung von ultrafeinen monodispersen Tröpfchen, eine Vorrichtung zur Umsetzung dieses Verfahrens und eine Verwendung dieser Vorrichtung.
In der Hauptausführungsform des Verfahrens sind die folgenden Schritte enthalten: Bereitstellen einer porösen Abtrennung, Benetzen einer ihrer Oberflächen mit einer Flüssigkeit und Durchleiten eines Gasdampfs durch die Abtrennung, wobei der Gasdampf von der trockenen Oberfläche der Abtrennung zur befeuchteten Oberfläche der Abtrennung gelenkt wird, und wobei der Gasdampf einen dynamischen Druck aufweist, der ausreicht, um den hydraulischen Widerstand der von der Flüssigkeit befeuchteten Abtrennung zu überwinden.
In der Praxis sind die grundlegenden Parameter der porösen Abtrennung:

Dicke 1,5–2,4 mm;

Typische Porengröße 0,2–2,0 μm;

Porosität 7–36%
Die Abtrennung kann aus metallischem oder nicht-metallischem Material, z. B. aus niedriglegierten Stählen, Keramik usw., bestehen. Die Abtrennung wird nicht aus einem flexiblen Material gefertigt.
Das Gas, das sich für die Zwecke der Erfindung eignet, sollte ein gefiltertes, unter Druck stehendes Gas, z. B. Stickstoff oder Luft mit einem minimalen Druck von 180 mbar, sein. Die Gasströmungsrate bestimmt die erforderliche Kapazität der Sprühvorrichtung bei gegebenen Abtrennungsparametern. Gemäß der Erfindung sollte der Gasstrom einen dynamischen Druck aufweisen, der ausreicht, um den hydraulischen Widerstand der von der Flüssigkeit befeuchteten Abtrennung zu überwinden. In der Praxis kann der erforderliche Gasdampf mit einem der folgenden Mittel erhalten werden:

– Gaszylinder, die mit Stickstoff bei 150–200 atm gefüllt sind und die Gas mit einer Auslasstemperatur von 4–6°C liefern;
– leistungsfähiger Kompressor, der in der Lage ist, einen Druck von 8 atm aufzubauen und Gas mit einer Auslasstemperatur von 13–15°C zu liefern;
– Kolbenpumpe;
– Niederdruck-Zentrifugenpumpe, die Gas mit einer Auslasstemperatur von 50–78°C liefert;
– Membranpumpe, die Gas mit einer Auslasstemperatur von 40–45°C liefert;

Die Flüssigkeit, die sich für die Zwecke der Erfindung eignet, sollte in der Lage sein, die Oberfläche der Abtrennung zu benetzen und darauf einen gleichmäßigen Film mit einer Dicke von 3–5 μm zu bilden.
In der Praxis kann jede Newton'sche Flüssigkeit oder Suspension mit einer Viskosität und einer Oberflächenspannung, die jeweils mit denen von Wasser kompatibel sind, verwendet werden. Beispiele für geeignete Flüssigkeiten oder Suspensionen sind Wasser, Wasserlösungen von Salz, Zucker oder anderen Substanzen und deren Suspensionen, Alkohol, alkoholische Lösungen und deren Suspensionen, Benzin, Kerosin, flüssige Zubereitungen für medizinische Zwecke, chemische Lösungen und deren Suspensionen.
Der Nebel, der anhand der vorliegenden Erfindung erhalten wird, wird durch die folgenden Parameter definiert:
Tröpfchendurchmesser, gemessen durch Partikelgrößenanalyse, wofür die Time-of-Transition-Theorie verwendet wird – etwa 0,5 μm; das für die Messung verwendete Analysegerät war ein CIS-100 Laser Analyzer, hergestellt von Galai Production Ltd., Israel.
Fortbewegungsgeschwindigkeit der Tröpfchen – (1–15) cm/s;
Tröpfchenkonzentration im Nebel – (1 – 3) × 10¹² cm^–3 (für Nebel, der aus Wasser erzeugt wurde).
Die vorliegende Erfindung wurde in ihren verschiedenen Ausführungsformen nur kurz zusammengefasst. Um die vorliegende Erfindung ebenso wie ihre Vorteile besser verstehen zu können, wird nun auf die folgende Beschreibung ihrer Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitende Zeichnung verwiesen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1–6 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung zur Erzeugung von ultrafeinen Tröpfchen gemäß der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung beruht auf einer sehr einfachen Idee, auf die der Anmelder unerwartet gekommen ist und die empirisch bestätigt wurde. Wenn eine Seite einer gasdurchlässigen Wand durch einen Flüssigkeitsfilm befeuchtet wird und wenn ein Gasstrom durch die Wand geleitet wird, der von der trockenen Seite der Wand zur benetzten Seite der Wand gelenkt wird, ist es dieser Idee gemäß möglich, den Film auf solche Weise zu versprühen, dass sich eine Vielzahl von sehr feinen und monodispergierten Flüssigkeitströpfchen an der benetzten Seite bildet. Die Tröpfchen bilden sich mit sehr geringer Geschwindigkeit und bewegen sich sehr langsam, und ihre Menge reicht aus, um eine Nebelwolke zu bilden, die aus versprühter Flüssigkeit besteht.
Somit weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung des Nebels ein Mittel zur Einrichtung einer Wand oder Abtrennung, von der mindestens ein Bereich gasdurchlässig ist, ein Mittel zur Benetzung einer Seite des durchlässigen Bereichs mit einer Flüssigkeit und ein Mittel zur Durchleitung eines Gasdampfs durch den durchlässigen Bereich, wobei dieser Gasdampf von der trockenen Seite des Bereichs zur benetzten Seite des Bereichs gelenkt wird, auf. In der Praxis kann ein poröses Gefäß oder ein Rohr als geeignetes Mittel zur Einrichtung einer gasdurchlässigen Abtrennung verwendet werden.
Es ist außerdem notwendig, dass das Benetzungsmittel in der Lage ist, auf einer Seite des Bereichs einen gleichmäßigen dünnen Film minimaler Dicke zu erzeugen. Die überschüssige Flüssigkeit sollte entfernt werden. In der Praxis hängt die minimale Filmdicke von der Rauheit der Abtrennungsoberfläche und von solchen physikalischen Para metern wie Oberflächenspannung und Viskosität ab. Die weitere Voraussetzung für die Nebelbildung ist eine vollständige Benetzung des gasdurchlässigen Bereichs.
Das Benetzungsmittel schließt jede geeignete Vorrichtung ein, die geeignet ist, dem gasdurchlässigen Bereich Flüssigkeit zuzuführen. Diese kann sich außerhalb oder innerhalb des Behälters befinden oder kann sich teils außerhalb und teils innerhalb des Behälters befinden.
Das Mittel zur Zuführung des Gases zum Behälter schließt jede Quelle für unter niedrigem Druck stehendes Gas ein. Da der Nebel bei einer bestimmten Kombination von Parameter des gasdurchlässigen Bereichs und des Gasdrucks gebildet wird, wäre es von Vorteil, wenn die Vorrichtung mit einem Mittel zur Druckmessung versehen wäre. In der Praxis können für diesen Zweck Differentialmanometer verwendet werden. Mit der Erfindung werden die folgenden Vorteile erreicht: durch Erhöhen des Gasverbrauchs über einer bestimmten Fläche des gasdurchlässigen Bereichs können wir die Nebelbildungsrate erhöhen, ohne die Tröpfchengrößenverteilung zu verschlechtern. Diese Wirkung wird unabhängig von der Art und Weise, in der ein Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche des gasdurchlässigen Bereichs erzeugt wird, erreicht. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Flüssigkeitsmenge, die der Oberfläche des gasdurchlässigen Bereichs zugeführt wird, nicht sorgfältig überwacht werden muss. Bei einer einmaligen Benetzung dauert der Nebelbildungsprozess 2–2,5 Minuten. Der versprühte Film kann wiederhergestellt werden, wenn die Flüssigkeit nicht kontinuierlich zugeführt wird. Sobald der Film, der eine bedeutende Fläche des gasdurchlässigen Bereichs bedeckt, während des Sprühens vollständig verbraucht worden ist, geht die Nebelbildung allmählich auf null zurück, vorausgesetzt, die Gasströmungsrate bleibt unverändert. Durch Erhöhen der Gasströmungsrate können wir den Film vom gasdurchlässigen Bereich entfernen. In einem solchen Fall bleibt der hydraulische Widerstand der trockenen Region der gleiche wie vor der Benetzung. Das bedeutet, dass die Nebelbildung unter den gleichen Bedingungen stattfindet, sobald der Film wiederhergestellt ist. Dies belegt einen anderen Vorteil der vorgeschlagenen Erfindung: der gasdurchlässige Bereich wird nicht von flüssigen Kontaminanten verstopft oder blockiert. Somit ist die Sprühvorrich tung der vorliegenden Erfindung nicht empfindlich gegenüber der Zusammensetzung der versprühten Flüssigkeit.
Außerdem wurde entdeckt, dass die vorgeschlagene Sprühvorrichtung nicht nur zur Zerstäubung, sondern auch als Wärmetauscher verwendet werden kann, wenn das Sprühgas eine erhöhte Temperatur aufweist. In diesem Fall findet abgesehen von der Nebelbildung eine Temperaturabsenkung des Sprühgases statt.
Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Erfindung ist, dass die Sprühvorrichtung in kalten Räumen (bei Temperaturen von unter 0°C) verwendet werden kann, da die Zerstäubung keine Eisbildung bewirkt. Dies könnte besonders für die Verwendung in Behältern zur Lebensmittellagerung nützlich sein.
Die Funktionsweise der Sprühvorrichtung als Wärmetauscher wird durch den folgenden Versuch dargestellt: Luft tritt mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 3 m³/h mit einer Temperatur von 75°C in die Sprühvorrichtung ein. Danach verlässt sie die Sprühvorrichtung mit einer Temperatur von 18°C, wobei 90 Gramm Wasser pro Stunde versprüht wurden. Wenn Luft mit einer Temperatur von 15,7°C zugeführt wird, ist die Temperatur des befeuchteten gasdurchlässigen Bereichs 5,8°C, während die Temperatur nahe der Sprühvorrichtung 7,7°C ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass im Lauf der Zeit die Außenfläche der Sprühvorrichtung abkühlt, so dass sich Tau darauf niederschlägt. Dieser bildet allmählich große Tropfen, die nach unten in die Schale bzw. die Wanne laufen. Aufgrund dieser Wirkung kann die vorgeschlagene Erfindung verwendet werden, um Meerwasser zu entsalzen.
Es liegt nahe, die Sprühvorrichtung mit erwärmtem Gas zu beschicken. In diesem Fall zerstäubt der Zerstäuber nicht nur die Flüssigkeit und bildet ultrafeine Tröpfchen, sondern er wirkt gleichzeitig auch als Trockner. Wenn der Film eine Suspension oder Lösung umfasst, trocknet das Gas die Flüssigkeit davon ab, während der Gas-/Flüssig keitsstrom sich vom Film wegbewegt. Die Größe der getrockneten Teilchen hängt von ihrer Konzentration in der Suspension ab, und es ist möglich, teilchenförmiges Material mit Teilchengrößen im Nanobereich zu erhalten.
Nun werden unter Bezugnahme auf einige nicht beschränkende Beispiele verschiedene Ausführungsformen der Erfindung ausführlicher beschrieben. Diese Ausführungsformen unterscheiden sich hauptsächlich durch die Art und Weise, in der ein Film auf dem gasdurchlässigen Bereich erzeugt wird.
Beispiel 1
Wie in 1 dargestellt, ist eine Sprühvorrichtung 100 horizontal angeordnet und ist als doppelwandiger röhrenförmiger Körper ausgebildet, der an beiden Enden von Stützen bzw. Pfeilern SC1 und SC2 getragen wird. Die Innenwand des Sprühvorrichtungskörpers umfasst einen porösen gasdurchlässigen inneren Zylinder 101, und die Außenwand des Körpers umfasst einen gasundurchlässigen äußeren Zylinder 102. Der gasdurchlässige innere Zylinder ist konzentrisch im äußeren Zylinder angeordnet, so dass er sich um seine Längsachse drehen kann. Die Drehung kann beispielsweise mittels eines Zahnrads 103, das starr am inneren Zylinder befestigt ist, bewirkt werden. Das Zahnrad wechselwirkt mit einem Ritzel 104, das über einen Ritzelsatz 106 von einem Elektromotor 105 angetrieben wird. Eine innere Oberfläche 107 des inneren Zylinders wird von einer Flüssigkeit befeuchtet, die von einer (nicht dargestellten) äußeren Quelle über ein perforiertes Rohr 108, das in Längsrichtung des inneren Zylinders verläuft, zugeführt wird. Um die gesamte innere Oberfläche des inneren Zylinders zu benetzen, wird er langsam mit einer Geschwindigkeit von 0,5 U/min gedreht. Eine zu schnelle Drehung verringert die Menge der erzeugten ultrafeinen Tröpfchen und erweitert ihren Größenverteilungsbereich. Der Flüssigkeitsüberschuss kann durch die einander entgegengesetzten offenen Seiten 109, 110 vom porösen Zylinder ablaufen. Der minimale Pegel einer Flüssigkeit, die im porösen Zylinder zurückbleibt, wird von der Position von Dichtflanschen 111, 112, die an einander entgegengesetzten Enden des Zylinders vorgesehen sind und die 0,5 ÷ 1 mm in das Innere des porösen Zylinders vorstehen, bestimmt.
Ein Gas, z. B. unter Druck stehende Luft von einer (nicht dargestellten) externen Quelle, wird über einen Hohlraum 114 zwischen den inneren und äußeren Zylindern zur äußeren Oberfläche 113 des inneren Zylinders geliefert. Das Gas wird durch einen Einlass 115, der in der linken Stütze SC2 ausgebildet ist, zugeführt. Am Boden der Stütze SC2 ist ein Flansch 116 vorgesehen, um das Innere der Stütze für eine Wartung zugänglich zu machen.
Wenn das Gas in die Kammer SC2 eintritt, nähert es sich der äußeren Oberfläche des inneren Zylinders, passiert dessen durchlässige Wand und dann die Schicht des Flüssigkeitsfilms, der die innere Oberfläche des Zylinders bedeckt. Der Flüssigkeitsfilm brodelt, und der Flüssigkeitsüberschuss wird aus dem inneren Zylinder ausgetragen, vorausgesetzt, dass der dynamische Druck des Gases, das der Sprühvorrichtung zugeführt wird, dem hydraulischen Widerstand der durchlässigen Wand und des Films entspricht. Um diesen Druck zu messen, kann die Sprühvorrichtung mit einem Manometer, einem Differentialmanometer oder irgendeinem anderen Druckmessungsmittel ausgestattet sein. Die brodelnde Flüssigkeit, die im sich drehenden inneren Zylinder zurückbleibt, unterstützt dessen homogene Benetzung und die Bildung eines dünnen Films auf dessen innerer Oberfläche. Sobald der Gasdruck in der Sprühvorrichtung einen bestimmten kritischen Wert erreicht, wird ein dichter Nebel oberhalb der befeuchteten Oberfläche des inneren Zylinders gebildet. Dieser Nebel ist vollständig lichtundurchlässig, selbst für einen stark gebündelten Lichtstrahl.
Da der Nebel die Sprühvorrichtung durch deren einander entgegengesetzte offene Enden mit geringer Geschwindigkeit (an beiden Enden gleich) verlässt, ähnelt der erzeugte Nebel einer Wolke, die sich über einem offenen Tank siedenden Wassers bildet. In einer Entfernung von einigen Zentimetern von der Sprühvorrichtung verschwindet der Nebel in der Atmosphäre (wenn Wasser als Befeuchtungsflüssigkeit verwendet wurde).

Die oben beschriebene Sprühvorrichtung weist die folgenden Parameter auf:

– Material des porösen Zylinders	: Edelstahl SS 316
– Abmessungen des porösen Zylinders, mm	: ⌀ 50 × 500
– Typische Porengröße, μm	: 0,5
– Maximale Porengröße, μm	: 8,7
– Prozentanteil der offenen Oberfläche (ungefähr), %	: 26
– Dicke der porösen Wand, mm	: 1,57
– Dicke des Wasserfilms, μm	: etwa 3
– Luftströmungsrate, m³/h	: 8,7
– Hydraulischer Widerstand der befeuchteten porösen
Oberfläche, mbar	: 600
– Sprühvorrichtungskapazität, 1/h Wasser	: 0,192
– Fortbewegungsgeschwindigkeit von Tröpfchen, die sich
an der Oberfläche des inneren Zylinders bilden, m/s	: 0,02
– Fortbewegungsgeschwindigkeit von Tröpfen, die sich an
offenen Enden bilden, m/s	: 0,6
– Tröpfchengröße, μm	: 0,5

Die Kapazität der oben beschriebenen Sprühvorrichtung war 70–192 Gramm versprühtes Wasser pro Stunde bei einer Luftströmungsrate von 2,9–8,7 m³/h. Der dynamische Luftdruck war 470–600 mbar, was ausreichend war, um den hydraulischen Druck der Zylinderwand, die mit dem Flüssigkeitsfilm überzogen war, zu überwinden.
Wenn die Luftströmungsrate bei den gleichen Zylinderabmessungen 1,5 m³/h ist, dann beginnt der Nebelbildungsprozess bei einem dynamischen Druck von 180 Millibar.
Beispiel 2
Die Sprühvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist in 2 dargestellt.
Diese Ausführungsform ist mit der Bezugszahl 200 bezeichnet, und ihr Aufbau ist im Grunde dem der mit der Bezugszahl 100 bezeichneten ähnlich, d. h. er schließt einen durchlässigen Zylinder 201 ein, der horizontal angeordnet ist. Der Zylinder ist so befestigt, dass er sich mittels eines Elektromotors 202, eines Ritzelsatzes 203, eines Ritzels 204 und eines Zahnrads 205 um seine Längsachse drehen kann. Der durchlässige Zylinder ist im oberen Teil eines länglichen Gehäuses angeordnet, das von einer oberen Abdeckung 206, von einander gegenüber liegenden Seitenwänden 207, 208, von vorderen und hinteren Wänden (nicht dargestellt) und von einem flachen Boden 209 begrenzt wird. Der durchlässige Zylinder ist anhand von Dichtflanschen in den Seitenwänden des Gehäuses befestigt. Ein Hohlraum 210 ist im unteren Teil des Gehäuses unterhalb des durchlässigen Zylinders vorgesehen. Ein perforiertes Rohr 211 liefert eine Flüssigkeit von einer (nicht dargestellten) externen Quelle zu einer inneren Oberfläche 212 des durchlässigen Zylinders. Ein Lupftpumpenmittel 213 ist vorgesehen, welches im Hohlraum des Gehäuses bereitgestellt wird. Das hohle Innere des Gehäuses kommuniziert über Öffnungen 214, 215, die in den vorderen und hinteren Wänden ausgebildet sind, mit dem Außenraum, um den Eintritt der Außenluft in den unteren Teil des Gehäuses zu ermöglichen. Das Luftpumpenmittel kommuniziert mit den Öffnungen, die in den Gehäusewänden ausgebildet sind, und kann somit die Luft von Außen holen, um diese einzulassen und dann durch die zylindrische Wand des durchlässigen Zylinders zu treiben. Mittels dieser Vorrichtung wird die gesamte Sprühvorrichtung eigentlich zu einer eigenständigen Einheit, die nicht mit einer dafür vorgesehenen Druckluftquelle kommunizieren muss. Ferner wird das innere des durchlässigen Zylinders durch eine Vielzahl von ringartigen Abtrennungen 221, 222, 223, 224, die im durchlässigen Zylinder in einem bestimmten Abstand zueinander befestigt sind, in einzelne Kammern 216, 217, 218, 219, 220 unterteilt. Die Breite des Rings bestimmt den Pegel der Flüssigkeit, die im unteren Teil der inneren Oberfläche des durchlässigen Zylinders zurückbleibt. Angesichts dessen wird die Breite jeder ringartigen Abtrennung auf solche Weise gewählt, dass in dem Fall, dass die Sprühvorrichtung in einem bestimmten Winkel zum Horizont geneigt wird, genug Flüssigkeit in jedem Abschnitt verbleibt, um die gesamte Länge der inneren Oberfläche zu bedecken. Damit wird die poröse innere Oberfläche jeder Kammer befeuchtet, wenn sich der poröse Zylinder dreht. Diese Ausführungsform wird bevorzugt, wenn die Sprühvorrichtung auf einem Schiff in stürmischem Wetter (bei unruhiger See) oder in einem Flugzeug während des Abhebens, Aufsteigens und Landens oder in anderen Anwendungen, die mit Neigung verbunden sind, verwendet wird.
Die Sprühvorrichtungsleistung und die Nebelparameter waren denen ähnlich, die in Beispiel 1 beschrieben werden.
Beispiel 3
Wie in 3 dargestellt, besteht die Sprühvorrichtung 300 gemäß dieser Ausführungsform im Wesentlichen aus den gleichen Elementen und weist den gleichen Aufbau auf wie die in Beispiel 1 offenbarte Sprühvorrichtung. Man sieht, dass die Sprühvorrichtung horizontal ausgerichtet ist und von Stützen getragen wird. Verdichtetes Gas wird über einen Einlass, der in einer der Säulen vorgesehen ist, zur Sprühvorrichtung geliefert. Die Sprühvorrichtung weist einen durchlässigen inneren Zylinder 301 auf, der in einem undurchlässigen äußeren Zylinder 302 und koaxial zu diesem angeordnet ist. Im Gegensatz zu den vorangehenden Ausführungsformen ist der poröse innere Zylinder hier jedoch starr im äußeren Zylinder befestigt und dreht sich daher nicht. Eine innere Oberfläche 303 des porösen Zylinders wird mittels eines Berieselungsmittels 304 befeuchtet, das als Drehteller ausgebildet ist und das mit tangential angeordneten Düsen versehen ist, denen über einen Schlauch bzw. eine Röhre 305, der bzw. die aus elastischem Material gefertigt ist, eine Flüssigkeit von einer (nicht dargestellten) externen Quelle zugeführt wird. Das Berieselungsmittel ist mit einem Ende eines Seils 306, das zwischen einem Rollenpaar 307, 308 gezogen ist, verbunden. Das Seil kann von der Rolle 307 auf- oder abgewickelt werden. Das zweite Ende des Seils ist mit dem Schlauch verbunden, der auf die Rolle 308 gewickelt oder von dieser abgewickelt werden kann. Wirkmäßig mit der Rolle 308 verbunden ist ein Elektromotor 309 vorgesehen, der die Rolle im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Mittels dieser Vorrichtung kann das Berieselungsmittel entlang des Inneren des porösen Zylinders vor und zurückgezogen werden. Es leuchtet ein, dass in dieser Ausführungsform die Befeuchtung der gesamten inneren Oberfläche des Innenzylinders aufgrund von Flüssigkeitsstrahlen, die aus den Düsen austreten, und aufgrund der linearen Verlagerung des Tellers entlang des porösen Zylinders erreicht wird. Ein Nebel, der aus winzigen monodispersen Flüssigkeitströpfchen besteht, wird gebildet, wenn ein Gas durch den Einlass 310 in einen Hohlraum 311 zwischen den Zylindern geliefert wird. Die offenen entgegengesetzten Seiten des inneren Zylinders kommunizieren mit entsprechenden gekrümmten Auslässen 312, 213, durch die der Nebel, der sich am porösen Zylinder bildet, ausgetragen wird. In 3 sind die Auslässe nach unten gebogen, aber falls diese Rohre nach oben gerichtet wären, bestünde keine Notwendigkeit für die ringförmigen Abtrennungen wie in Beispiel 2 beschrieben. Übrigens verhindern die Auslässe eine unbeabsichtigte Austragung von großen Tropfen brodelnder Flüssigkeit aus dem porösen Zylinder durch den Gasstrom. Außerdem gewährleistet die beschriebene Anordnung der Auslässe einen eigenständigen Betrieb der Sprühvorrichtung für 30 bis 60 Minuten ohne eine Zwangsbenetzung der inneren Oberfläche des porösen Zylinders. Infolgedessen können die vorgenannten und folgende Ausführungsformen mit ähnlichen Auslässen versehen werden.
Die Sprühleistung und die Nebelparameter sind denen ähnlich, die in Beispiel 1 beschrieben wurden.
Beispiel 4
Diese Ausführungsform ist in 4 dargestellt und stellt die einfachste und kostengünstigste Option für die Vorrichtung der Erfindung dar.
Die Sprühvorrichtung 400 weist einen vertikalen Aufbau auf. Die Vorrichtung besteht aus einem inneren durchlässigen Zylinder 401, der in einem äußeren undurchlässigen Zylinder 402 und koaxial zu diesem angeordnet ist. Der innere Zylinder ist mit einem Bodenflansch 403 versehen und weist ein offenes oberes Ende 404 auf. Der innere Zylinder ist mittels eines oberen Flansches 405 und eines unteren Flansches 406 im äußeren Zylinder befestigt. Im unteren Teil des äußeren Zylinders sind Ein- bzw. Auslässe und Leitungen 407, 408, 409 vorgesehen. Der Zweck dieser Ein- bzw.
Auslässe ist die Zufuhr einer Benetzungsflüssigkeit, die Zufuhr eines Gases in einen Hohlraum 411 zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder bzw. die Evakuierung von überschüssiger Flüssigkeit aus dem inneren Zylinder. Ein Berieselungsmittel 413, das auf einem starrten Trägerrohr 412 befestigt ist, ist zur Benetzung der inneren Oberfläche 410 des inneren Zylinders vorgesehen. Das Trägerrohr ist mit einem Einlass 407 verbunden, und somit kann die Benetzungsflüssigkeit dem Berieselungsmittel zugeführt werden. Wie in der vorherigen Ausführungsform umfasst das Berieselungsmittel einen Teller, der mit tangentialen Düsen versehen ist, durch welche die Flüssigkeit austritt und Strahlen bildet, die den Teller zum Drehen bringen. Da der Teller im oberen Teil des inneren Zylinders angeordnet ist, fließt die Flüssigkeit durch Schwerkraft nach unten und benetzt die gesamte innere Oberfläche. Die überschüssige Flüssigkeit wird durch den Bodenflansch und den Auslass 409 aus dem inneren Zylinder evakuiert.
Das Gas gelangt über einen Einlass 408 und einen unteren Flansch 406 in den Hohlraum 411. Geeignete Ringdichtungen sind zwischen Flanschen 405, 406 und dem äußeren Zylinder vorgesehen, um sicherzustellen, dass das Gas nicht aus dem Hohlraum entweicht. Für die Verwendung der Sprühvorrichtung im Haus kann eine Beleuchtungseinrichtung zum Erzeugen von Lichteffekten vorgesehen werden.
In dieser Ausführungsform war die Geschwindigkeit der Tröpfchen, die sich am oberen offenen Ende der Sprühvorrichtung bilden, doppelt so hoch wie bei den vorangehenden Ausführungsformen. Die grundsätzlichen Nebelparameter waren denen von Beispiel 1 gleich. Es war möglich, die Kapazität der Sprühvorrichtung durch eine kurze (etwa 2-minütige) Pause der Flüssigkeitszufuhr zum Teller zu erhöhen.
Beispiel 5
In dieser in 5 dargestellten Ausführungsform wird eine Sprühvorrichtung 500 als manueller Inhalator für die Zuführung von Arzneistoffen zu den Atemwegen verwendet.
Der Aufbau dieser Ausführungsform ist dem des vorangehenden Beispiels 4 im Wesentlichen ähnlich, aber ein Drehteller fehlt. Eine innere Oberfläche 501 eines porösen inneren Zylinders 502 wird durch eine relative Verlagerung des inneren Zylinders und eines Gefäßes 503, das mit einer Benetzungsflüssigkeit gefüllt ist und mit dem Zylinder kommuniziert, befeuchtet. Das Gefäß ist mittels einer Öffnung 504, die in dessen oberem Teil ausgebildet ist, zur Atmosphäre offen und kann somit gemäß den physikalischen Grundlagen miteinander verbundener Behälter mit dem Zylinder kommunizieren. Durch Anheben und Absenken des Gefäßes kann beispielsweise eine Benetzung stattfinden. Das Gefäß muss auf eine bestimmte Höhe angehoben werden, so dass der Pegel der Flüssigkeit im Gen etwa 2/3 der Höhe des porösen Zylinders entspricht. Das verbleibende 1/3 der Höhe des Zylinders wird aufgrund eines Anstiegs der darin siedenden Benetzungsflüssigkeit spontan benetzt, sobald ein Gas durch die Wand des inneren Zylinders dringt. Das Gefäß muss abgesenkt werden, so dass die Flüssigkeit auf Höhe eines unteren Flansches 509 oder darunter ist. Das Gefäß kommuniziert mit dem inneren Zylinder über ein flexibles Rohr 505, das von einem Hahn 506 geschlossen oder geöffnet werden kann.
Nach einem einmaligen Anheben und einem anschließenden Absenken des Gefäßes kann der Nebelbildungsprozess einige Minuten anhalten. Die Menge der versprühten Flüssigkeit hängt von der Fläche des porösen inneren Zylinders und der Gasströmungsrate ab. Das Gas kann der Sprühvorrichtung von einem Druckluftzylinder, der in den Inhalator integriert sein kann, über eine Leitung 507 zugeführt werden.
Es leuchtet ein, dass, da die Geschwindigkeit der Nebeltröpfchen gering ist, der Nebel durch Inhalieren zum Mund gelenkt werden kann. Aufgrund der geringen Größe der versprühten Tröpfchen können diese den Boden der Bronchien erreichen und eine therapeutische Wirkung erzeugen.
Ein Manometer 508 misst den Druckabfall während der Nebelbildung und überwacht die Durchlässigkeit des inneren Zylinders vor einer wiederholten Inhalation. Wenn eine Behandlungssitzung endet, wird der Hahn geschlossen und der poröse Zylin der wird mit sauberem Wasser gespült. Der poröse Zylinder wird dann dadurch getrocknet, dass für kurze Zeit Gas hindurchgeleitet wird. Dann ist der Inhalator bereit für den nächsten Einsatz.
Es sei klargestellt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und dass ein Durchschnittsfachmann Änderungen und Modifikationen vornehmen kann, ohne vom Bereich der Erfindung, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
Beispielsweise kann man zum Befeuchten des porösen Zylinders alternative Maßnahmen ergreifen, beispielsweise ein einmaliges Eintauchen des inneren Zylinders oder der ganzen Vorrichtung in eine Wanne, das mit Benetzungsflüssigkeit gefüllt ist. Das Eintauchen kann mit einem Drehen einhergehen. Die Eintauchrichtung kann entweder horizontal oder vertikal sei; die Befeuchtung kann durch Wiederholen des Eintauchens der Vorrichtung in eine Wanne, gefolgt von der Entfernung und Austragung von überschüssiger Flüssigkeit, durchgeführt werden; die Befeuchtung kann durch Richten eines Flüssigkeitsstrahls auf die poröse Oberfläche ausgeführt werden.
Alternative Arten von Sprühvorrichtungen kommen in Betracht, bei denen anstelle einer zylindrischen porösen Abtrennung eine becherförmige poröse Abtrennung oder eine flache poröse Abtrennung verwendet wird.
In 6 ist schematisch eine Ausführungsform dargestellt, bei der ein Zerstäubungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Gemäß dieser Ausführungsform ist eine Sprühvorrichtung 600 als undurchlässiges zylindrisches Gehäuse 601 ausgebildet, in dem sich ein durchlässiger innerer Zylinder 602 befindet. Der innere Zylinder ist in dem Gehäuse so befestigt, dass er durch ein nicht dargestelltes Drehmittel gedreht werden kann. In den inneren Zylinders vorstehend und an einem Ende verschlossen ist eine längliche poröse Röhre 603 vorgesehen. Ein Gas, das unter einem Druck P₁ steht, wird gleichzeitig mit einer Benetzungsflüssigkeit über die poröse Röhre 603 in den inneren Zylinder eingeleitet. Das Gehäuse ist mit einem Einlass 604 zur Zuführung eines Gases, das unter einem Druck P₂ steht, zur äußeren Oberfläche 605 des inneren Zylinders versehen.
In der Praxis sollte der Druck P₁ wegen des höheren hydraulischen Widerstands im Zusammenhang mit der Durchleitung von Flüssigkeit (die viskoser ist als Gas) durch die Poren der porösen Röhre höher sein als der Druck P₂. Die Porosität und Dicke der Röhre können denen des sich drehenden porösen Zylinders gleich oder davon verschieden sein. Das Funktionsprinzip der Sprühvorrichtung, die auf diese Ausführungsform bezogen ist, ist denen ähnlich, die in den vorangehenden Beispielen beschrieben wurden. In dieser Ausführungsform kann die Geschwindigkeit der Tröpfchen, die sich an den offenen Enden des inneren Zylinders bilden, etwas höher sein als in den vorangehenden Sprühvorrichtungen.
Anhand der vorliegenden Erfindung kann ein Nebel, der aus extrem kleinen Tröpfchen besteht, die eine enge Größenverteilung aufweisen und die sich mit sehr niedriger Geschwindigkeit bewegen, erzeugt werden. Eine Sprühvorrichtung mit einem sehr einfachen Aufbau und einer zuverlässigen Leistung kann einen solchen Nebel im großen Maßstab erzeugen. Die Sprühvorrichtung kann in ihren verschiedenen Ausführungsformen für verschiedene industrielle Zwecke verwendet werden, in denen es nötig oder wünschenswert ist, einen solchen Nebel einzusetzen. Eine kurze Auflistung möglicher industrieller Anwendungen schließt ein: Luftbefeuchtung und -kühlung, Inhalierung von Medizin, Entsalzung von Meerwasser, Wärmetausch, Erzeugung von Pulvern im Nano-Größenbereich, Kristallisierung und Katalyse in der chemischen und lebensmittelverarbeitenden Industrie, Kraftstoffversprühung, Auftrag von extrem dünnen Beschichtungen, Drucken, Räuchern von Lebensmittelprodukten usw.

Claims

Verfahren zur Bildung eines aus ultrafeinen Tröpfchen bestehenden Nebels, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: a) Bereitstellen einer Abtrennung (101, 201, 301, 401, 502, 602), wobei wenigstens ein Bereich derselben gasdurchlässig ist und wobei der Bereich durch eine erste (107, 212, 303, 410, 501) und durch eine zweite Oberfläche (113, 605) bestimmt ist, b) Befeuchten der ersten Oberfläche (107, 212, 303, 410, 501) des Bereichs durch eine Flüssigkeit, um einen Film darauf auszubilden, während die zweite Oberfläche (113, 605) des Bereichs im wesentlichen trocken bleibt, und c) Herstellen eines von der zweiten Oberfläche (113, 605) zur befeuchteten ersten Oberfläche (107, 212, 303, 410, 501) des Bereichs gerichteten Gasstroms, wobei der Gasstrom geeignet ist, durch den gasdurchlässigen, mit dem Film bedeckten Bereich hindurchzutreten, dadurch gekennzeichnet, dass das Hindurchtreten des Gases von der zweiten Oberfläche zur befeuchteten ersten Oberfläche des Bereichs ein Hervortreten einer Mehrzahl von dispergierten Flüssigkeitströpfchen bewirkt, wobei die Tröpfchen von der befeuchteten ersten Oberfläche als ein aus einer versprühten Flüssigkeit bestehender Nebel hervortreten.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der gasdurchlässige Bereich eine Porosität von 7 bis 36% aufweist, der Film eine Dicke von 3 bis 5 μm aufweist und der Gasstrom bei einem Druck von wenigstens 180 mbar und mit einer Strömungsgeschwindigkeit von wenigstens 1,5 m³/h durchtritt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Gas aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Luft, Stickstoff, Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff, Ozon, Inertgas und ihrer Kombination besteht.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die flüssige Phase aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer einphasigen Flüssigkeit, Lösung, Emulsion und Suspension besteht.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die flüssige Phase aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer organischen Flüssigkeit, einer anorganischen Flüssigkeit und ihrer Kombination besteht.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die organische Flüssigkeit aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Alkohol, Kerosin, Öl und einer Flüssigmedikation besteht.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die anorganische Flüssigkeit Wasser ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Gas Luft ist, die flüssige Phase Wasser ist und der Gasstrom bei einem Druck von 470 bis 600 mbar und mit einer Strömungsrate von 2,9 bis 8,7 m³/h durchtritt.
Vorrichtung zur Ausbildung eines aus ultrafeinen Tröpfchen bestehenden Nebels, wobei die Vorrichtung umfaßt: a) eine Abtrennung (101, 201, 301, 401, 502, 602), wobei wenigstens ein Bereich derselben gasdurchlässig ist und wobei der Bereich durch eine erste (107, 212, 303, 410, 501) und einer zweiten Oberfläche (113, 605) bestimmt ist, wobei die Abtrennung kein flexibles Material ist, b) eine Befeuchtungseinrichtung zum Befeuchten der ersten Oberfläche (107, 212, 303, 410, 501) des Bereichs durch eine Flüssigkeit, c) eine Einrichtung zum Herstellen eines von der zweiten Oberfläche (113, 605) des Bereichs zur befeuchteten ersten Oberfläche (107, 212, 303, 410, 501) derselben gerichteten Gasstroms, wobei der Gasstrom geeignet ist, durch den gasdurchlässigen, von der Flüssigkeit befeuchteten Bereich hindurchzutreten, um ein Hervortreten einer Mehrzahl von dispergierten Flüssigkeitströpfchen zu bewirken, wobei die Tröpfchen an der befeuchteten ersten Oberfläche als ein aus der versprühten Flüssigkeit bestehender Nebel hervortreten.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Abtrennung einen gasdurchlässigen Zylinder (101, 201, 301, 401, 502, 602) umfaßt, der aus einem metallischen Material hergestellt ist, das eine Dicke von 1 bis 3 mm, eine Porosität von 26% und eine Porengröße von 0,5 bis 8,7 μm aufweist, wobei der Zylinder innerhalb eines gasundurchlässigen zylindrischen Gehäuses (102, 302, 402, 602) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher der gasdurchlässige Zylinder (101, 201) mit einer Möglichkeit zur Drehung entlang seiner Längsachse innerhalb des Gehäuses montiert ist, wobei die Befeuchtungseinrichtung eine perforierte Leitung (108, 211) umfaßt, die sich entlang des Zylinders erstreckt und welche die flüssige Phase von einer externen Quelle zur inneren Oberfläche des Zylinders führt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Einrichtung zum Herstellen des Gasstroms einen Gaszylinder oder eine Pumpe (213) umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Einrichtung zum Herstellen des Gasstroms eine Pumpe umfaßt, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist, wobei die Pumpe mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der gasdurchlässige Zylinder innerhalb des Gehäuses starr befestigt ist und die Befeuchtungseinrichtung eine drehende Sprinklereinrichtung (413) umfaßt, die innerhalb des gasdurchlässigen Zylinders linear verschiebbar ist, und die Vorrichtung einen Verschiebungsmechanismus (308) zum Verschieben der Sprinklervorrichtung enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher der gasdurchlässige Zylinder horizontal ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher der gasdurchlässige Zylinder vertikal ausgerichtet ist, wobei die Befeuchtungseinrichtung eine drehende Sprinklereinrichtung umfaßt, die im oberen Teil des gasdurchlässigen Zylinders angeordnet ist, und wobei die Sprinklereinrichtung an einem mit der Einrichtung zum Herstellen des Gasstroms in Verbindung stehenden Hohlträger steif befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Befeuchtungseinrichtung einen Behälter (503) umfaßt, der mit der flüssigen Phase gefüllt ist, und der Behälter mit dem gasdurchlässigen Zylinder (501) in Verbindung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der die flüssige Phase eine Medikation ist.
Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 9 zum Erzeugen eines Nebels, wobei der Nebel aus Flüssigkeitströpfchen besteht, die kleiner als 1 μm sind, wobei sich die Tröpfchen mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 15 cm/s bewegen.
Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 19, bei der die Flüssigkeit Wasser ist und die Konzentration der Tröpfchen im Nebel wenigstens 1 × 10¹² cm^–3 ist.